老葉的植物王國

  植物的氣孔。圖片來源： 維基百科 植物的氣孔什麼時候會關閉呢？大家的回答幾乎都是：缺水的時候。當植物缺水時，因為膨壓（turgor pressure）降低或/及因為離層酸（ABA，abscisic acid）的作用，會使得保衛細胞（guard cell）的水分往周圍的細胞滲透出去，使保衛細胞失去膨壓，於是氣孔就關閉（如上圖右）。 但其實植物在受到感染的時候，也會關閉氣孔。這個作用，或許可以理解為防止有更多病原進入植物內部的一種措施，就像我們現在為了防堵SARS-CoV-2藉由感染者進入國境所採取的邊境管制一樣。究竟是什麼機制讓植物在受到感染時關閉氣孔呢？最近馬里蘭大學的研究發現了關鍵的蛋白質：OSCA1.3。 OSCA1.3是一個鈣離子通道蛋白。當受體相關的細胞激酶BIK1受到來自病原體的刺激（如細菌的鞭毛蛋白）時，BIK1會磷酸化OSCA1.3的胺基端。磷酸化的OSCA1.3接著便會打開，讓鈣離子進入保衛細胞，啟動一連串的反應，最後的結果就是氣孔關閉。 而OSCA1.3會不會也受到離層酸的影響呢？研究團隊測試後發現，OSCA1.3只聽BIK1的。所以OSCA1.3是專屬於病原體入侵時的氣孔關閉反應。 參考文獻： Kathrin Thor, Shushu Jiang, Erwan Michard, Jeoffrey George, Sönke Scherzer, Shouguang Huang, Julian Dindas, Paul Derbyshire, Nuno Leitão, Thomas A. DeFalco, Philipp Köster, Kerri Hunter, Sachie Kimura, Julien Gronnier, Lena Stransfeld, Yasuhiro Kadota, Christoph A. Bücherl, Myriam Charpentier, Michael Wrzaczek, Daniel MacLean, Giles E. D. Oldroyd, Frank L. H. Menke, M. Rob G. Roelfsema, Rainer Hedrich, José Feijó, Cyril Zipfel. The calcium-permeable channel OSCA1.3 regulates...

苜蓿盲蝽。圖片來源： Wikipedia 白蠟窄吉丁（ Agrilus planipennis ）、白薯天蛾（ Agrius convolvuli ）、苜蓿盲蝽（ Adelphocoris lineolatus ），牠們之間有什麼類似的地方？ 答案是，牠們都是入侵能力很強的植物病蟲。  在2016年6月的「美國國家科學院院刊」（PNAS）上發表的一篇研究，以四個指標：到達的可能性（arrival index）、建立族群的可能性（establishment index）、潛在衝擊（mean potential impact）與農產品產值（crop production value）來評估哪些國家最禁不起植物病蟲或病原入侵。  評估的結果發現：  （一）、撒哈拉以南的國家，由於對農業的依賴較深，如遭受植物病蟲/病原入侵，受創也最深。 （二）、美國與中國是最大病原/病蟲輸出國，分別有52%與56%的病原與病蟲在這兩個國家裡。其他病原/病蟲輸出大國依序為：日本、德國、法國、南韓。 最禁不起植物病蟲或病原入侵的國家前十名是：馬拉威（Malawi）、蒲隆地（Burundi）、幾內亞（Guinea）、幾內亞比索（Guinea-Bissau）、莫三鼻克（Mozambique）、馬達加斯加（Madagascar）、柬埔寨（Cambodia）、尼泊爾（Nepal）、寮國（Laos）與衣索比亞（Ethiopia）。 參考文獻：  Dean R. Paini et. al., Global threat to agriculture from invasive species. 2016. PNAS. www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1602205113